[發明專利]水下耐壓微變形測量裝置

在審

• 申請號: 201610137373.2
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105571510A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 張強;孔維軒;劉寧;邊鳴秋;隋軍;龐永超;劉士棟;盧效東;劉敬喜
• 申請（專利權）人: 國家海洋標準計量中心
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

1.一種水下耐壓微變形測量裝置，其特征在于，包括試驗艙、觀測平臺、數據采集處理 單元、壓力傳感器和加壓泵，觀測平臺設置在試驗艙內，數據采集處理單元設置在試驗艙 外，觀測平臺的測量裝置與數據采集處理單元連接，壓力傳感器的測量探頭設置在試驗艙 內，壓力傳感器與數據采集處理單元連接，設置在試驗艙外部的加壓泵與試驗艙內部連通， 加壓泵與數據采集處理單元連接；

所述的觀測平臺包括固定底座、固定支架、豎直移動托架、豎直移動電機、水平旋轉電 機；固定底座為圓柱狀結構，固定在試驗艙的艙底上，固定底座上設置固定支架、豎直移動 電機和水平旋轉電機；觀測平臺的測量裝置設置在豎直移動托架上，包括耐水壓照明燈、耐 水壓攝像機和耐水壓激光微測量模塊；

所述的固定支架為框架結構，包括固定桿、豎直滑動導軌和連接橫桿，固定桿和豎直滑 動導軌豎直設置在固定底座上，連接橫桿將固定桿和豎直滑動導軌的上端固定連接；

所述的水平旋轉電機上側設置載物托盤，載物托盤與水平旋轉電機的電機軸連接，水 平旋轉電機帶動載物托盤及其托盤上的被測物體水平轉動；

所述的豎直移動電機的電機軸連接豎直設置的絲杠，絲杠上設置升降螺母，豎直移動 電機帶動絲杠轉動，升降螺母可沿絲杠上下移動；

所述的豎直移動托架為條形塊，沿著與豎直移動電機的電機軸連接的絲杠平行設置， 與絲杠上的升降螺母固定在一起；豎直移動托架上固定安裝耐水壓照明燈、耐水壓攝像機 和耐水壓激光微測量模塊，耐水壓照明燈、耐水壓攝像機和耐水壓激光微測量模塊可以隨 豎直移動托架沿絲杠上下移動；

所述的耐水壓激光測量模塊包括兩個結構相同、性能一致的激光位移微測量探頭，激 光位移微測量探頭的光軸與固定支架的豎直滑動導軌垂直；

所述的兩個激光位移微測量探頭分別為主測單元和補償單元，補償單元的激光位移微 測量探頭視窗前標準距離處固定一反光板，補償單元的激光位移微測量探頭發出紅外激光 透過視窗照射到反光板上，測得反光板的標準距離；主測單元的激光位移微測量探頭發出 紅外激光透過視窗照射到被測物體上，測得被測物體上測點的距離；主測單元和補償單元 的激光位移微測量探頭測得距離數值傳至數據采集處理單元，用于確定試驗樣品的微變形 數據。

2.根據權利要求1所述的一種水下耐壓微變形測量裝置，其特征在于，所述的激光位移 微測量探頭的耐水壓殼體選用鈦合金材料，前端耐高水壓視窗選用高透光率高強度的圓柱 形玻璃構件，后端設置耐高水壓電器接插件，耐高水壓電器接插件連接水密電纜，水密電纜 連接試驗艙外的數據采集處理單元。

3.根據權利要求1所述的一種水下耐壓微變形測量裝置，其特征在于，所述的固定支架 的固定桿下端固定在固定底座的側面，豎直滑動導軌的下端固定在固定底座的頂面上，固 定桿和豎直滑動導軌與固定底座的頂面垂直；所述的固定支架的連接橫桿與固定桿和豎直 滑動導軌垂直。

4.根據權利要求1所述的一種水下耐壓微變形測量裝置，其特征在于，所述的絲杠與固 定支架的豎直滑動導軌平行，絲杠上端插入固定支架的連接橫桿中并與連接橫桿轉動配 合。

5.根據權利要求1所述的一種水下耐壓微變形測量裝置，其特征在于，所述的試驗艙為 圓筒狀的高壓密封試驗艙，試驗艙與試驗艙外的加壓泵連通，試驗艙內部壓力上升由試驗 艙外加壓泵將水箱中水加壓到試驗艙中實現，其工作壓力環境為1Mpa至100Mpa。

6.用權利要求1所述的水下耐壓微變形測量裝置進行作為被測物體的試驗樣品被測點 微變形測量值的測量方法，其特征在于，利用隨豎直移動電機絲杠轉動而上下移動的激光 位移微測量探頭測量被測物體上測點距離，載有被測物體的載物托盤隨水平旋轉電機的水 平轉動使激光位移微測量探頭對準被測物體被測位置；主測單元的激光位移微測量探頭測 量試驗艙水中未加壓時和額定試驗壓力下被測物體測點距離，補償單元的激光位移微測量 探頭測量空氣中和試驗艙水中額定試驗壓力下反光板標準距離，測量數據上傳到數據采集 處理單元進行數據處理，得到作為被測物體的試驗樣品的被測點微變形測量值；

作為被測物體的試驗樣品被測點微變形測量值T由下式確定：

T＝(L_a—L_p)XL_k/(L_k—L_s)

L_k為空氣中測量反光板標準距離，

L_s為試驗艙水中額定試驗壓力下測量反光板標準距離，

L_a試驗艙水中未加壓時測量被測物體測點距離,

L_p試驗艙水中額定試驗壓力下測量被測物體測點距離。